Изменяемая геометрия впуска – что это такое и «зачем оно надо»
Многие автолюбители наверняка что-то слышали об изменяемой геометрии впуска: речь идет о коллекторе, по которому в цилиндры нагнетается топливно-воздушная смесь. Эта технология у разных производителей имеет свое обозначение: VIS, IMRC, DSI, может и что-то другое. Что это за система и какой от нее толк?
Воздух и горючее, образующие смесь, поступают в цилиндры через впускной тракт. К нему относятся: фильтр, дроссель, клапаны и коллектор. Нас интересует последний. Проходящий по нему поток формирует некий контур, который постоянно колеблется. В итоге от его свойств зависит, насколько активно цилиндры наполняются смесью. Сделать коллектор таким, чтобы он при любых оборотах коленвала от самых маленьких до больших функционировал в соответствии с ситуацией (т. е. постоянно менял свою форму), крайне сложно. Поэтому конструкторы прибегают к компромиссу, делая что-то среднее.
Так что же делать? Очевидно: нужно использовать впускной тракт, у которого в зависимости от оборотов двигателя будет изменяться либо длина, либо площадь сечения. Оба варианта широко используются на практике и каждый из них имеет свои особенности.
Суть метода заключается в создании двух путей движения воздуха: длинного и укороченного. Для этого делают коллектор с парой веток, в каждой из которых есть клапана, препятствующие движению потока. Когда агрегат работает с минимальной нагрузкой, воздух перемещается длинным путем. Исполнительный механизм перекрывает его (например, это может быть вакуумный регулятор) с помощью заслонки, как только обороты увеличиваются.
В итоге потоку приходится двигаться по короткой части коллектора. Примером подобного технологического решения может служить «опелевский» двигатель X18XE1 или модифицированный вариант – Z18XE.
Он нашел воплощение в моторе Opel Z18XEP. Здесь вместо заслонки используют вращающийся барабан с отверстиями. В зависимости от оборотов коленчатого вала, воздух направляется по короткому или длинному пути. Всей системой управляет электроника.
Было бы ошибочно думать, что подобные технологии используют только на Западе. В РФ, например, известен двигатель ВАЗ-11193 с шестнадцатью клапанами, имеющий объем в 1,6 л и развивающий 100 «лошадей». Мотор (2002-й год) предназначался для авто ВАЗ-2110 и «Калины». Примененная технология помогала достичь наивысшего крутящего момента 137 Н*м при раскрутке коленвала до 3000 оборотов в минуту.
Смысл изменяемой длины коллектора заключается в формировании резонансного наддува. Что это за «зверь» такой?
Когда впускные клапана закрываются, часть воздуха не успевает пройти в цилиндры и остается в коллекторе. Поток начинает колебаться с частотой, зависящей от длины тракта и числа оборотов коленвала. В итоге давление вырастает, его «замечает» датчик и электроника дает сигнал на открытие заслонки (поворот барабана): воздух нагнетается в цилиндры.
Эта технология применяется практически на любых дизельных и бензиновых двигателях, в т. ч. с наддувом. Чем сечение меньше, тем сила потока больше: воздух с топливом перемешиваются быстрее.
Технология реализуется следующим образом: каждый цилиндр имеет пару собственных каналов, соединенных с впускным клапаном, из которых один прикрыт заслонкой. В движение она приводится вакуумным устройством (оно работает за счет создаваемого в коллекторе разрежения) или, что сегодня встречается чаще, электрическим приводом. Алгоритм работы системы:
✅ при небольших оборотах заслонка одного из трактов (короткого) закрыта
✅ поток идет по длинной спирали
✅ при возрастании мощности ДВС заслонка открывается и горючая смесь движется по обоим трактам
Описываемую технологию, связанную с изменением длины впуска автопроизводители отмечают своей аббревиатурой. Например, у Ford это Dual-Stage, BMW обозначают систему, как DVAI. Японцы (Mazda) предпочитают именовать технологию VRIS либо VICS.
Если во впуске применено изменение площади сечения, автопроизводители используют иные обозначения. У «Форд» – CMCV, IMRC, «Опель» – Twin Port, «Вольво» – VIS, «Тойота» – Variable Intake System.
Неважно, каким методом меняются габариты впускного тракта. Главное – результат. А он есть: увеличивается мощность двигателя, уменьшается расход горючего и содержание вредных веществ в выхлопе, т. к. сгорание топлива становится более полным. В идеале геометрия впускного коллектора должна изменяться постоянно, в зависимости от числа оборотов коленвала двигателя. И такие системы существуют! Но, к сожалению, они очень дороги и встретить их можно разве что на машинах премиум-класса.
Изменяемую геометрию на атмосферных двигателях многие считают альтернативой наддуву. Его цель – повышение мощности и сокращение расхода горючего. Здесь основная деталь – раскручивающаяся до 200 тыс. об/мин. крыльчатка. Сегодня можно встретить и усовершенствованные турбированные моторы с интеркулером – устройством, охлаждающим воздух перед его попаданием в цилиндры. Система улучшает характеристики двигателя, но имеет сложную конструкцию, ремонт которой обходится дорого. А при неправильной эксплуатации срок службы мотора уменьшается. По сравнению с такой системой сравнительно простое изменение геометрии впускного тракта позволяет получать очевидные преимущества:
✅ лучшая ремонтопригодность
✅ отсутствие отрицательного влияния на ресурс ДВС
✅ простота системы и ее обслуживания
✅ увеличение мощности мотора даже на малых оборотах
Минус технологии в том, что автопроизводители ее редко применяют. Поэтому запчасти найти иногда не так просто. Есть и иные отрицательные моменты.
В первую очередь они могут возникнуть с заслонками. Детали вращаются и поэтому изнашиваются, начинают болтаться. Иногда это можно «вычислить» по стуку или треску, исходящего от впускного коллектора. При непринятии мер в один прекрасный день заслонка развалиться и ее остатки устремятся прямо в цилиндр. В лучшем случае (это редкость) придется снимать ГБЦ, худший (он встречается чаще) грозит капитальным ремонтом ДВС, что не может не наводить грусть.
Второй неприятный момент, связанный с заслонками – оседание на них отложений, нагара. И свою роль здесь играет рециркуляция, отправляющая во впускной тракт отработанные газы, в которых наверняка имеются сажевые частицы. Поэтому со временем систему впуска нужно разбирать и очищать заслонки механическим способом: использование химии вряд ли поможет. Есть и косвенные признаки, говорящие о неработающих заслонках. Это увеличение расхода горючего, падение мощности. Но данные симптомы могут свидетельствовать и о неполадках в других узлах автомобиля. Точно выяснить причину ненормального поведения авто поможет только диагностика.
Технология и ее суть
Воздух и горючее, образующие смесь, поступают в цилиндры через впускной тракт. К нему относятся: фильтр, дроссель, клапаны и коллектор. Нас интересует последний. Проходящий по нему поток формирует некий контур, который постоянно колеблется. В итоге от его свойств зависит, насколько активно цилиндры наполняются смесью. Сделать коллектор таким, чтобы он при любых оборотах коленвала от самых маленьких до больших функционировал в соответствии с ситуацией (т. е. постоянно менял свою форму), крайне сложно. Поэтому конструкторы прибегают к компромиссу, делая что-то среднее.
Опыт и исследования показали: чтобы двигатель с максимальной отдачей функционировал на малой мощности, лучше всего подходит короткий или узкий впускной тракт. Длинный либо расширенный коллектор обеспечивает хороший КПД при раскрутке коленвала до максимально возможного значения.
Так что же делать? Очевидно: нужно использовать впускной тракт, у которого в зависимости от оборотов двигателя будет изменяться либо длина, либо площадь сечения. Оба варианта широко используются на практике и каждый из них имеет свои особенности.
Изменяемая длина
Суть метода заключается в создании двух путей движения воздуха: длинного и укороченного. Для этого делают коллектор с парой веток, в каждой из которых есть клапана, препятствующие движению потока. Когда агрегат работает с минимальной нагрузкой, воздух перемещается длинным путем. Исполнительный механизм перекрывает его (например, это может быть вакуумный регулятор) с помощью заслонки, как только обороты увеличиваются.
Длинный и короткий пути движения воздуха. Фото: YouTube.com
В итоге потоку приходится двигаться по короткой части коллектора. Примером подобного технологического решения может служить «опелевский» двигатель X18XE1 или модифицированный вариант – Z18XE.
Другой способ изменения длины впускного коллектора
Он нашел воплощение в моторе Opel Z18XEP. Здесь вместо заслонки используют вращающийся барабан с отверстиями. В зависимости от оборотов коленчатого вала, воздух направляется по короткому или длинному пути. Всей системой управляет электроника.
Барабан повернулся на определенный угол и воздух (красная стрелка) пошел по короткому пути. Фото: YouTube.com
Было бы ошибочно думать, что подобные технологии используют только на Западе. В РФ, например, известен двигатель ВАЗ-11193 с шестнадцатью клапанами, имеющий объем в 1,6 л и развивающий 100 «лошадей». Мотор (2002-й год) предназначался для авто ВАЗ-2110 и «Калины». Примененная технология помогала достичь наивысшего крутящего момента 137 Н*м при раскрутке коленвала до 3000 оборотов в минуту.
Смысл изменяемой длины коллектора заключается в формировании резонансного наддува. Что это за «зверь» такой?
Для силовых агрегатов с турбонаддувом данный метод изменения геометрии не применяется, т. к. поток принудительно нагнетается компрессором.
Когда впускные клапана закрываются, часть воздуха не успевает пройти в цилиндры и остается в коллекторе. Поток начинает колебаться с частотой, зависящей от длины тракта и числа оборотов коленвала. В итоге давление вырастает, его «замечает» датчик и электроника дает сигнал на открытие заслонки (поворот барабана): воздух нагнетается в цилиндры.
Twinport (изменение сечения коллектора)
Эта технология применяется практически на любых дизельных и бензиновых двигателях, в т. ч. с наддувом. Чем сечение меньше, тем сила потока больше: воздух с топливом перемешиваются быстрее.
Входной коллектор с изменяемым сечением у Ford. Фото: YouTube.com
Технология реализуется следующим образом: каждый цилиндр имеет пару собственных каналов, соединенных с впускным клапаном, из которых один прикрыт заслонкой. В движение она приводится вакуумным устройством (оно работает за счет создаваемого в коллекторе разрежения) или, что сегодня встречается чаще, электрическим приводом. Алгоритм работы системы:
✅ при небольших оборотах заслонка одного из трактов (короткого) закрыта
✅ поток идет по длинной спирали
✅ при возрастании мощности ДВС заслонка открывается и горючая смесь движется по обоим трактам
Описываемую технологию, связанную с изменением длины впуска автопроизводители отмечают своей аббревиатурой. Например, у Ford это Dual-Stage, BMW обозначают систему, как DVAI. Японцы (Mazda) предпочитают именовать технологию VRIS либо VICS.
Двигатель JE с изменяемой геометрией впуска (Mazda). Фото: YouTube.com
Если во впуске применено изменение площади сечения, автопроизводители используют иные обозначения. У «Форд» – CMCV, IMRC, «Опель» – Twin Port, «Вольво» – VIS, «Тойота» – Variable Intake System.
Изменяемое сечение: видны заслонки, которыми управляет вакуумный регулятор. Фото: YouTube.com
Неважно, каким методом меняются габариты впускного тракта. Главное – результат. А он есть: увеличивается мощность двигателя, уменьшается расход горючего и содержание вредных веществ в выхлопе, т. к. сгорание топлива становится более полным. В идеале геометрия впускного коллектора должна изменяться постоянно, в зависимости от числа оборотов коленвала двигателя. И такие системы существуют! Но, к сожалению, они очень дороги и встретить их можно разве что на машинах премиум-класса.
Сравнение с турбированными моторами
Изменяемую геометрию на атмосферных двигателях многие считают альтернативой наддуву. Его цель – повышение мощности и сокращение расхода горючего. Здесь основная деталь – раскручивающаяся до 200 тыс. об/мин. крыльчатка. Сегодня можно встретить и усовершенствованные турбированные моторы с интеркулером – устройством, охлаждающим воздух перед его попаданием в цилиндры. Система улучшает характеристики двигателя, но имеет сложную конструкцию, ремонт которой обходится дорого. А при неправильной эксплуатации срок службы мотора уменьшается. По сравнению с такой системой сравнительно простое изменение геометрии впускного тракта позволяет получать очевидные преимущества:
✅ лучшая ремонтопригодность
✅ отсутствие отрицательного влияния на ресурс ДВС
✅ простота системы и ее обслуживания
✅ увеличение мощности мотора даже на малых оборотах
Минус технологии в том, что автопроизводители ее редко применяют. Поэтому запчасти найти иногда не так просто. Есть и иные отрицательные моменты.
Возможные проблемы с изменяемой геометрией
В первую очередь они могут возникнуть с заслонками. Детали вращаются и поэтому изнашиваются, начинают болтаться. Иногда это можно «вычислить» по стуку или треску, исходящего от впускного коллектора. При непринятии мер в один прекрасный день заслонка развалиться и ее остатки устремятся прямо в цилиндр. В лучшем случае (это редкость) придется снимать ГБЦ, худший (он встречается чаще) грозит капитальным ремонтом ДВС, что не может не наводить грусть.
Место расположения клапана, регулирующего геометрию впуска на WV Passat 2008 1.8TSI. Фото: YouTube.com
Второй неприятный момент, связанный с заслонками – оседание на них отложений, нагара. И свою роль здесь играет рециркуляция, отправляющая во впускной тракт отработанные газы, в которых наверняка имеются сажевые частицы. Поэтому со временем систему впуска нужно разбирать и очищать заслонки механическим способом: использование химии вряд ли поможет. Есть и косвенные признаки, говорящие о неработающих заслонках. Это увеличение расхода горючего, падение мощности. Но данные симптомы могут свидетельствовать и о неполадках в других узлах автомобиля. Точно выяснить причину ненормального поведения авто поможет только диагностика.
- Сергей М.
- https://youtube.com
Рекомендуем для вас
Иркутский авиазавод назвал ежегодный тираж самолетов МС-21
На заводе сейчас проводят серьезную модернизацию. Она поможет ускорить процесс производства МС-21 в ожидаемом количестве экземпляров....
«Туполев» серьезно увеличит объем выпускаемых Ту-214
Завод модернизируют. Расширение производственных мощностей, в свою очередь, позволит увеличить тираж самолета....
Ждем на самолетах – ПД-14 успешно прошел сертификацию
Также стала известна дата первой поставки российского авиадвигателя ПД-8. Все подробности читайте в нашем материале....
Вертолет с российским двигателем ВК-650В впервые подняли в воздух
Первые испытания пройдены успешно. Отечественный вертолет смог опередить «Ансат» и Ка-226....
Новый двигатель ЯМЗ-770 выдает 620 л. с. и интересен не только этим
Выставка «Агросалон 2024» удивила посетителей новинками, среди которых особенно выделился турбодизель ЯМЗ-770. Этот новый двигатель от Ярославского моторного...
Lada Vesta в 2025 году станет не хуже иномарок – готовится глобальное обновление
Наконец дождемся? Или АвтоВАЗ просто вынужден модернизировать автомобили под напором китайских брендов?...
«Атлант 50» и «Атлант 65» – КАМАЗ собирается конкурировать с БЕЛАЗом
Выпускаемые Камским заводом новые карьерники отличаются большой грузоподъемностью и габаритами, не позволяющими ездить по ДОП. Модели все больше напоминают...
«Ленскому мосту» быть!
Запущено строительство моста через реку Лену. По предварительным подсчетам уникальный проект обойдется в 130 млрд рублей. Подробнее обо всем читайте в нашем...
ОДК покажет прорывные технологии на примере авиадвигателей ПД-14 и ПД-35
Выставка пройдет в Москве с 23 по 25 декабря. Покажут лучшие достижения в авиастроении....
Самосвалы БЕЛАЗ стали оснащаться российскими двигателями
Это проект в рамках тесного сотрудничества двух государств. Его цель – сделать БЕЛАЗы полностью импортозамещенными....
АвтоВАЗ сделает автомобили Lada еще быстрее
Для достижения этой цели проводятся работы по увеличению мощности 1,8-литрового двигателя....
В России появятся новые отечественные минивэн и легковой фургон – они будут полноразмерными
Выпускать новинки планирует компания «Соллерс». Уже примерно известно, когда автомобили поступят в продажу....
Автомобили для покорения Севера – на Чукотке такие можно найти даже бесплатно
Это только кажется, что чукчи до сих пор передвигаются на собачьих и оленьих упряжках, как и большинство жителей Чукотки. На самом деле, тут многие куда более...
Новый комбайн от Ростсельмаш – революционное решение для полей
На выставке «Агросалон 2024» в подробностях продемонстрировали долгожданную новинку от завода Ростсельмаш. Ею стал кормоуборочный комбайн F-1500 с двигателем...
XB-1: возвращение к гражданской сверхзвуковой авиации идет по плану
В октябре этого года прототип-демонстратор Boom XB-1 установил для себя новый рекорд скорости в 791 км/ч. Эта машина – платформа для создания полномасштабного...
Запущено серийное производство универсального минивэна Zeekr Mix, которого так долго ждали
«Прогрев» публики длился больше полугода, и удивить производителю на самом деле есть чем. Продажи автомобиля в Поднебесной стартуют уже завтра. Подробности в...